Des scientifiques de l’EPFL améliorent l’efficacité des cellules solaires

A Neuchâtel, des scientifiques de l’EPFL ont mis au point une cellule solaire tandem capable de fournir un rendement certifié de 29,2% en combinant une cellule solaire en pérovskite avec une cellule solaire en silicium texturé.

Les cellules solaires en silicium sont largement répandues, mais leurs rendements de conversion de puissance sont limités. Ces rendements plafonneront probablement à environ 27 % dans un avenir prévisible, en raison de limites thermodynamiques fondamentales. Les modules intégrant ces cellules solaires auront des rendements maximums d’environ 23-25%.

Toutefois, ces limites peuvent être surmontées en combinant le silicium avec une cellule solaire complémentaire qui absorbe la partie bleue-verte du spectre solaire et l’utilise plus efficacement, formant ce qui est appelé un « tandem ». Parmi les différents matériaux pouvant être utilisés pour un tandem, les pérovskites à base d’halogénure se sont récemment révélées être les plus adaptées pour augmenter l’efficacité du silicium sans ajouter de coûts de fabrication substantiels.

A Neuchâtel, des scientifiques du Laboratoire de photovoltaïque et d’électronique en couches minces (PV-lab) de l’EPFL ont mis au point une méthode pour faire croître de manière uniforme des couches de pérovskite sur du silicium texturé. Les chercheurs ont amélioré le processus de cristallisation de la pérovskite et développé des couches hautement transparentes, ce qui a permis de créer des cellules solaires tandem avec un rendement de 29,2% sur une surface de 1 cm².

Ce rendement a été certifié par l’institut indépendant Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Fraunhofer ISE) en Allemagne, ce qui représente un nouveau record mondial pour un dispositif silicium-pérovskite entièrement texturé.

Des perspectives prometteuses de réduction des coûts de la transition énergétique

Les chercheurs voient déjà la possibilité d’atteindre des rendements supérieurs à 30 % en tirant parti du courant élevé fourni par la texture du silicium.

« Plusieurs années de R&D sont encore nécessaires pour mettre sur le marché une telle technologie et de tels procédés de fabrication », a déclaré Christophe Ballif, responsable du PV-lab de l’EPFL. « Un grand défi sera de développer des cellules solaires qui pourront rester stables sur nos toits pendant plus de 25 ans. Mais le rendement supérieur que nous avons démontré sans changer la texture frontale sera très intéressant pour l’industrie photovoltaïque. »

Cette découverte est très prometteuse pour réduire le coût de production d’électricité au kWh, en produisant plus d’énergie sur une même surface.